CN107030376B - 激光加工系统 - Google Patents

Abstract

提供一种激光加工系统。该激光加工系统具备：激光振荡器；激光光路，其将激光从激光振荡器的激光射出口引导至工件；杂质气体吸附剂，其吸附对激光的传播产生影响的杂质气体；以及开闭门，其将杂质气体吸附剂曝露在激光光路内。

Description

激光加工系统

技术领域

本发明涉及一种具备将从激光振荡器射出的激光引导至被加工物的激光光路的激光加工系统。

背景技术

当使激光散射或吸收激光那样的杂质气体存在于激光振荡器的周边时，对激光的传播产生大的影响。因此，在搭载有激光振荡器的以往的激光加工系统中，设置有具有将激光从激光振荡器的光射出口引导至加工点的光学系统的激光光路。而且，通过使这种激光光路内充满不会对激光的传播造成影响的纯净的吹扫气体，来使激光加工稳定。

并且，日本专利第4335154号公报公开了以下发明：在上述的以往的激光加工系统中，在激光光路内设置探测杂质气体的气体传感器，来判定在激光光路内是否混入了杂质气体。

而且，在日本专利第4335154号公报所公开的发明中，在如前所述的杂质气体混入到激光光路内的情况下，使以氮为主要成分的富氮气体、氮气等纯净的吹扫气体流入到激光光路内并从激光光路内排出。另外，在日本专利第4335154号公报中，作为如前所述的杂质气体，公开了二氧化碳、乙醇或氨等有机溶剂类的气体。

然而，根据专利第4335154号公报所公开的发明，利用吹扫气体来使乙醇等有机溶剂类的杂质气体的浓度下降到能够进行激光加工的浓度所需要的时间比杂质气体为二氧化碳的情况下的该时间长。推测其原因是由于前述的有机溶剂类的杂质气体与激光光路内的壁面发生伪化学键合。换言之，日本专利第4335154号公报所公开的发明存在如下问题：在激光光路内混入了乙醇等有机溶剂类的杂质气体的情况下，难以尽快地将该杂质气体从激光光路排出。

发明内容

本发明提供一种在激光光路内混入了对激光的传播产生影响的气体的情况下能够尽快地将该气体从激光光路排出的激光加工系统。

根据本发明的第一方式，提供一种激光加工系统，其具备：

激光振荡器，其振荡出激光；

激光光路，其将激光从激光振荡器引导至被加工物；

杂质气体吸附剂，其吸附对激光的传播产生影响的杂质气体；以及

曝露功能部，其将杂质气体吸附剂曝露在激光光路内。

根据本发明的第二方式，提供一种第一方式的激光加工系统，其中，

该激光加工系统还具备吹扫气体供给线，该吹扫气体供给线用于向激光光路内供给吹扫气体。

根据本发明的第三方式，提供一种第一方式或第二方式的激光加工系统，其中，

该激光加工系统还具备杂质气体混入探测装置，该杂质气体混入探测装置探测激光光路内是否混入了杂质气体。

根据本发明的第四方式，提供一种第三方式的激光加工系统，其中，

在由杂质气体混入探测装置探测到激光光路内混入了杂质气体时，由曝露功能部将杂质气体吸附剂曝露在激光光路内。

根据本发明的第五方式，提供一种第三方式或第四方式的激光加工系统，其中，

杂质气体混入探测装置具有探测杂质气体的至少一个气体传感器。

根据本发明的第六方式，提供一种第三方式或第四方式的激光加工系统，其中，

杂质气体混入探测装置具有麦克风，该麦克风收集激光在激光光路内传播时的声音来探测激光光路内是否混入了杂质气体。

根据本发明的第七方式，提供一种第三方式或第四方式的激光加工系统，其中，

杂质气体混入探测装置具有带开口部的板和激光探测器，该带开口部的板和激光探测器用于探测激光光路内的激光的发散来探测激光光路内是否混入了杂质气体。

根据本发明的第八方式，提供一种第三方式或第四方式的激光加工系统，其中，

杂质气体混入探测装置具有光能量测量器，该光能量测量器探测激光光路内激光的能量的衰减来探测激光光路内是否混入了杂质气体。

附图说明

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点会变得更加明确。

图1是示意性地表示第一实施方式的激光加工系统的结构的框图。

图2是表示图1示出的激光加工系统的杂质气体吸附剂和开闭门(shutter)的结构例的立体图。

图3是示意性地表示第二实施方式的激光加工系统的结构的框图。

图4是表示图3示出的激光加工系统的杂质气体吸附剂和开闭门的结构例的立体图。

图5是表示图3示出的数值运算器的结构例的框图。

图6是表示第二实施方式的激光加工系统的动作的一例的流程图。

图7是表示第二实施方式的、将杂质气体吸附剂曝露在激光光路内的功能的效果的曲线图。

图8是示意性地表示第三实施方式的激光加工系统的结构的框图。

图9A是表示第三实施方式的激光加工系统的动作流程的一部分的流程图。

图9B是表示第三实施方式的激光加工系统的动作流程的其余部分的流程图。

图10A是表示使用麦克风以外的装置来探测激光的传播的异常的方法的第一例的图。

图10B是表示使用麦克风以外的装置来探测激光的传播的异常的方法的第二例的图。

图10C是表示使用麦克风来探测激光的传播的异常的方法的图。

具体实施方式

接着，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的附图中，对相同的构件标注相同的参照标记。而且，在不同的附图中标注了相同的参照标记的要素意味着是具有相同的功能的结构要素。另外，为了易于理解，这些附图适当地变更了比例尺。

(第一实施方式)

图1是示意性地表示第一实施方式的激光加工系统的结构的框图。

如图1所示，第一实施方式的激光加工系统10A具备：激光振荡器12，其振荡出激光11；加工头部14，其向作为被加工物的工件13照射激光11；以及激光光路15，其一边保持激光11的光轴一边将该激光11从激光振荡器12的激光射出口12a引导至工件13。并且，激光加工系统10A具备数值运算器37来作为对激光振荡器12的动作、加工头部14的移动进行控制的控制装置。

激光振荡器12是在工厂中利用激光对金属或非金属进行加工的二氧化碳激光器。但是，应用于本发明的激光振荡器不限定于此，也可以是其它气体激光器或者固体激光器、半导体激光器等。

在加工头部14上设置有将激光11聚集至工件13的聚光透镜16。并且，如图1所示，在激光光路15内具备一边使从激光振荡器12射出的激光11沿激光光路15的弯曲方向弯折一边将该激光11引导至加工头部14的聚光透镜16的镜17等光学系统。另外，加工头部14能够通过未图示的引导构件和驱动机构相对于工件13进行相对移动。因此，激光光路15例如由橡胶制或金属制的可伸缩的波纹管构成。当然，激光光路15不限于那样的由波纹管形成的结构。关于激光光路15，也可以是，例如仅激光光路15的弯曲部由波纹管形成，其它部分由金属制的管形成。

此外，在上述的激光加工系统10A的附近使用了稀释剂、涂料等的情况下，存在乙醇或者氨等有机溶剂类气体混入到激光光路15内的担忧。这种有机溶剂类气体会引起激光的吸收、散射，其结果，妨碍激光的传播，导致激光加工机的加工能力降低。因此，如图1所示，在激光光路15上连接有吹扫气体供给管18。并且，从吹扫气体供给管18向激光光路15内供给不会对激光11的传播产生影响的吹扫气体、例如富氮气体、氮气。

并且，在本实施方式中，如图1所示，激光加工系统10A具备杂质气体吸附剂46和开闭门47，该杂质气体吸附剂46吸附对激光11的传播产生影响的包括有机溶剂类气体在内的气体(以下称为杂质气体。)，该开闭门47是使杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内的曝露功能部。更为具体地说，开闭门47构成为激光光路15的一部分壁部。并且，开闭门47设置在激光光路15与杂质气体吸附剂46之间。

在第一实施方式中，在激光加工发生了不良状况的情况下，操作者确认工件13上的加工点处的激光11的位置偏移、传播特性，来调查激光加工发生不良状况的原因。在不存在激光11的位置偏移但是激光11的传播特性存在异常的情况下，存在激光光路15内混入了杂质气体的可能性。在该情况下，操作者在确定了杂质气体的混入原因并排除该原因后，打开位于激光光路15的壁部的开闭门47来将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内。之后，操作者当确认了工件13上的加工点处的激光11的传播特性不存在异常时，开始激光加工。

图2是表示图1示出的激光加工系统10A的杂质气体吸附剂46和开闭门47的结构例的立体图。如图2所示，作为杂质气体吸附剂46，使用将含有沸石的片材折叠而得到的折叠体。但是，杂质气体吸附剂46不限于沸石的片材，也可以是将含有杂质气体吸附剂的片材形成为蜂窝状而得到的蜂窝成型体、颗粒的集合体或者凝胶状体。另外，作为第一实施方式的开闭门47，使用以覆盖杂质气体吸附剂46的方式设置的挠性膜。优选的是，在要使杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内时，操作者如图2所示那样使挠性膜的开闭门47移位来使杂质气体吸附剂46暴露出来。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。但是，下面主要对与上述的第一实施方式的不同之处进行说明，对与上述的第一实施方式相同的结构要素使用相同的标记，由此省略其说明。

图3是示意性地表示第二实施方式的激光加工系统的结构的框图。

与第一实施方式的激光加工系统10A相比，第二实施方式的激光加工系统10B还具备杂质气体混入探测装置，该杂质气体混入探测装置探测激光光路15内是否混入了杂质气体。具体地说，如图3所示，在激光光路15内设置有分别检测多种杂质气体的多个杂质气体传感器34、35。

并且，杂质气体传感器34、35分别与数值运算器37电连接。数值运算器37具备以下功能：基于从杂质气体传感器34、35分别输出的输出值，来判定激光光路15内混入的气体是否对激光11的传播产生影响。而且，数值运算器37在判断为激光光路15内混入的气体对激光11的传播产生影响的情况下，使开闭门47进行动作来将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内。

图4是表示图3示出的激光加工系统10B的杂质气体吸附剂46和开闭门47的结构例的立体图。图4所示的杂质气体吸附剂46与上述的第一实施方式相同，是将含有沸石的片材折叠而得到的折叠体。此外，如在上述的第一实施方式中说明的那样，杂质气体吸附剂46也可以是将含有杂质气体吸附剂的片材形成为蜂窝状而得到的蜂窝成型体、颗粒的集合体或者凝胶状体。另一方面，如图4所示，第二实施方式的开闭门47具备滑动驱动装置48。而且，第二实施方式的数值运算器37在要使杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内时，对滑动驱动装置48进行驱动来使开闭门47滑动。

另外，本实施方式的杂质气体传感器34、35例如均是对乙醇进行探测的接触燃烧式气体传感器。当然，也可以将除接触燃烧式气体传感器以外的气体传感器使用为杂质气体传感器34、35。因而，作为使用为杂质气体传感器34、35的气体传感器，可以是定电位电解式气体传感器、接触燃烧式气体传感器、气体热传导式气体传感器、半导体式气体传感器以及电化学式气体传感器中的任一种传感器。

并且，作为对激光11的传播产生影响的气体、即杂质气体，存在六氟化硫、乙烯、卤代烃、氨、丙酮、醇、二氧化碳等，因此要检测的杂质气体不限定于乙醇。因而，在本实施方式中，除了探测乙醇的两个杂质气体传感器34、35以外，也可以在激光光路15内设置对不同于乙醇的杂质气体进行探测的气体传感器。或者，也可以是两个杂质气体传感器34、35中的一方为对不同于乙醇的杂质气体进行探测的气体传感器。

但是，以下将杂质气体传感器34、35记载为乙醇传感器来进行说明。

在本实施方式中，在激光光路15内设置有乙醇的探测浓度范围不同的两个乙醇传感器34、35。例如，一方的乙醇传感器34用于探测10ppm至300ppm(0.001％至0.03％)的乙醇浓度。另一方的乙醇传感器35用于探测200ppm至1000ppm(0.02％至0.1％)的乙醇浓度。这样，在本实施方式中，将探测浓度比一方的乙醇传感器34的检测浓度高的乙醇的气体传感器、即灵敏度比一方的乙醇传感器34的灵敏度低的气体传感器使用为另一方的乙醇传感器35。接触燃烧式的乙醇传感器34、35均存在与乙醇以外的气体、例如氧进行反应而输出值偏移的情况。在该情况下，存在以下担忧：灵敏度好的乙醇传感器34的输出值超过最大值而饱和，从而无法再探测乙醇。为了防止该情况，在本实施方式中，在激光光路15内配置灵敏度不同的两个乙醇传感器34、35。

另外，优选的是，将包括如下结构的接触燃烧式乙醇传感器采用为本实施方式的乙醇传感器34、35。例如，接触燃烧式乙醇传感器包括与作为可燃性气体的乙醇进行反应的传感器元件、以及不与该乙醇进行反应的参照元件。传感器元件具备包括铂等贵金属的加热线圈、以及在加热线圈的外周形成的燃烧催化剂层。燃烧催化剂层例如是使铂、钯等燃烧催化剂分散于氧化铝而成的。另一方面，参照元件是仅由未添加燃烧催化剂的氧化铝构成传感器元件的结构部分中的燃烧催化剂层而得到的。

当作为可燃性气体的乙醇接触到上述乙醇传感器的传感器元件的表面时，通过燃烧催化剂层的贵金属的催化剂作用而发生燃烧，加热线圈的温度上升而电阻增大。另一方面，在参照元件中，即使接触了乙醇也不发生燃烧，因此电阻不变化。当将这种包括传感器元件和参照元件的乙醇传感器曝露于乙醇时，仅传感器元件的电阻上升。此时，通过惠斯通电桥测定传感器元件的电阻与参照元件的电阻之差来作为电压值，由此计算乙醇浓度。也就是说，在该电压值与乙醇浓度之间存在比例关系，因此能够基于测定出的电压值来计算乙醇浓度。因此，本实施方式的激光加工系统10B也能够基于杂质气体传感器(各个乙醇传感器34、35)的输出值来计算乙醇浓度。但是，在本申请发明中，只要能够判定图3所示的激光光路15内是否混入了杂质气体即可，因此也可以仅监视乙醇传感器34、35各自的输出值，而不计算乙醇浓度。此外，为了如本实施方式的杂质气体传感器34、35那样变更能够测定的乙醇浓度的浓度范围，只要变更上述传感器元件的燃烧催化剂层的组成、表面积等来改变乙醇与燃烧催化剂层接触时的电阻、燃烧热的上升率即可。

接着，对基于第二实施方式的数值运算器37的结构进行说明。

图5是表示图3示出的数值运算器37的结构例的框图。

如图5所示，数值运算器37具备存储部41和杂质气体混入判定部42。

并且，在存储部41中，按乙醇传感器34、35而存储有预先设定的判定阈值。杂质气体混入判定部42将各乙醇传感器34、35的输出值与针对乙醇传感器34、35分别设定的判定阈值进行比较，基于该比较结果来判定在激光光路15内是否混入了规定浓度的乙醇。这样，通过使用判定阈值，不用准确地检测杂质气体的种类、浓度，就能够判定出激光光路15内是否混入了杂质气体。因此，杂质气体混入判定部42为廉价且简单的结构。

并且，优选的是，数值运算器37与用于显示杂质气体混入判定部42的判定结果的显示装置38连接。该显示装置38显示杂质气体混入判定部42的判定结果并且将乙醇传感器34、35各自的输出值的随时间经过的变化分别以不同颜色来显示即可。由此，杂质气体的混入时期变得明确，从而易于确定混入杂质气体的原因。并且，优选的是，杂质气体混入判定部42在各乙醇传感器34、35的输出值分别比针对各乙醇传感器34、35设定的判定阈值大的情况下，使显示装置38显示警告消息。

此外，优选的是，显示装置38例如由CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)、液晶显示器等构成。

并且，优选的是，如图5所示，数值运算器37与通知装置39连接，该通知装置39用于向激光加工系统外部通知杂质气体混入判定部42的判定结果。优选的是，通知装置39例如通过声音、光或它们的组合来通知在激光光路15内混入了杂质气体。由此，激光加工系统10B的操作者能够迅速地认识到杂质气体向激光光路15内的混入。进而，能够将激光加工时的不良状况防患于未然、或能够尽早使激光加工停止，因此能够将由于加工不良而造成的损害抑制为最小限度。另外，能够迅速地确定并去除激光加工时的不良状况的原因，因此生产率也提高了。

并且，优选的是，数值运算器37的存储部41按固定时间将乙醇传感器34、35各自的输出值与日期时间一起存储。也就是说，激光光路15内混入杂质气体的原因是激光光路15的密闭度之类的激光加工系统10B自身的状况不良的情况多。因此，若事先按固定时间将气体传感器的输出值与日期时间一起存储，则在异常发生时能够利用已存储的该信息来容易地确定异常原因。

此外，除了以上说明的结构以外，第二实施方式的激光加工系统10B的结构与第一实施方式的激光加工系统10A相同。

接着，参照图3、图5和图6来说明上述的第二实施方式的激光加工系统10B的动作的一例。图6是表示第二实施方式的激光加工系统10B的动作的一例的流程图。

首先，使激光加工系统10B启动来开始激光加工(图6的步骤S11)。然后，开始激光光路15的吹扫(图6的步骤S12)。此时，向激光光路15供给富氮气体或氮气来作为吹扫气体。

接着，数值运算器37在显示装置38中显示从各个乙醇传感器34、35输出的输出值。并且，数值运算器37的杂质气体混入判定部42判定各乙醇传感器34、35的输出值是否分别大于各乙醇传感器34、35的判定阈值(图6的步骤S13)。

在上述的步骤S13中各乙醇传感器34、35的输出值分别不大于各乙醇传感器34、35的判定阈值的情况下，杂质气体混入判定部42继续上述的步骤S13。另一方面，在上述的步骤S13中各乙醇传感器34、35的输出值分别大于各乙醇传感器34、35的判定阈值的情况下，杂质气体混入判定部42判定为激光光路15内混入了乙醇，并发出警告，例如在显示装置38中显示警告(图6的步骤S14)。关于该警告，例如在显示装置38中显示“激光光路内的气体存在异常”这样的警告消息。

并且，在发出前述的警告后，数值运算器37使开闭门47进行打开动作来将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内(图6的步骤S15)。另一方面，激光加工系统10B的操作者根据前述的警告对激光加工系统10B的周围进行调查，来去除杂质气体的产生原因。这样的去除杂质气体的产生原因的去除作业花费时间。因此，在本实施方式中，在使杂质气体吸附剂46曝露后，经过用于去除杂质气体的产生原因的时间之后再判定在激光光路15内杂质气体浓度是否超过阈值。因而，本实施方式的数值运算器37判定从使杂质气体吸附剂46曝露起是否经过了规定的时间(图6的步骤S16)。然后，如果经过了规定的时间，则数值运算器37再次判定各乙醇传感器34、35的输出值是否分别大于各乙醇传感器34、35的判定阈值(图6的步骤S17)。

在上述步骤S17中各乙醇传感器34、35的输出值分别不大于各乙醇传感器34、35的判定阈值的情况下，无需停止激光加工。因此，数值运算器37继续监视各乙醇传感器34、35的输出值。

另一方面，在上述步骤S17中各乙醇传感器34、35的输出值分别大于各乙醇传感器34、35的判定阈值的情况下，推测为在激光光路15内混入了杂质气体吸附剂46无法吸附的程度的大量的杂质气体。或者，推测为未去除前述的杂质气体的产生原因从而激光光路15内残留有杂质气体。因此，数值运算器37通过通知装置39来发出包括声音、光或它们的组合的警报(图6的步骤S18)，并停止激光加工(图6的步骤S19)。此外，优选的是，在激光加工处于停止时将气体吸附剂46更换为新品。

接着，说明在上述的激光加工系统10B中具备使杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内的功能的情况下的效果。

例如，在含有成为二氧化碳激光的散射的主要原因的乙醇的气体混入到激光光路15内的情况下，即使向激光光路15内供给氮气等吹扫气体，使激光光路15内的乙醇浓度下降到能够进行激光加工的浓度也花费时间。在该情况下，当向激光光路15内供给氮气等吹扫气体并且将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内时，能够使激光光路15内的乙醇浓度在短时间内下降。根据图7，能够理解该情况。

图7是表示将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内的功能的效果的曲线图。特别是，图7所示的曲线图是通过如下过程而获取到的。首先，在图3示出的激光加工系统10B中，在激光光路15内仅设置上述的接触燃烧式的乙醇传感器34，并向激光光路15内供给氮气约30分钟。之后，向激光光路15内供给含有20ppm的乙醇气体的空气约45分钟。之后，再次向激光光路15内供给氮气。也就是说，图7是由乙醇传感器34测定像这样依次切换向激光光路15内供给的气体时的乙醇浓度的随时间经过的变化而得到的曲线图。

根据图7中的实线P可知，在代替含有20ppm的乙醇气体的空气而向激光光路15内供给氮气的期间，虽然乙醇浓度随时间经过而下降，但是乙醇浓度的下降速度比较慢。可以认为这是由于激光光路15内的壁面与乙醇之间发生了伪化学键合(日语：疑似的な化学結合)。在发生了这样的伪化学键合的情况下，为了使激光光路15内的乙醇浓度下降到能够实施稳定的激光加工的浓度，需要向激光光路15内长时间地供给氮气。然而，当代替含有乙醇气体的空气而向激光光路15内供给氮气并且将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内时，如图7中的虚线Q所示，乙醇浓度的下降速度大幅提高。

因此，在第二实施方式中，如前所述，在由杂质气体混入判定部42判定为激光光路15内混入了杂质气体的情况下，在显示装置38中显示警告。由此，操作者对激光加工系统10B的周围进行调查，来进行杂质气体的产生原因的去除作业。另外，杂质气体混入判定部42当使显示装置38显示警告时，打开开闭门47来将杂质气体吸附剂46曝露在激光光路15内。由此，能够如图7所示那样使激光光路15内的杂质气体的浓度在短时间内下降。此外，在上述的第一实施方式中也同样能够得到该效果。

(第三实施方式)

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。但是，以下主要对与上述的第一实施方式和第二实施方式的不同之处进行说明，对与上述的第一实施方式和第二实施方式相同的结构要素使用相同的标记，由此省略其说明。

图8是示意性地表示第三实施方式的激光加工系统的结构的框图。

在上述的第一实施方式和第二实施方式中，作为使杂质气体吸附剂曝露在激光光路15内的结构，例示了一组的杂质气体吸附剂46和开闭门47。但是，在本发明中，杂质气体吸附剂46和开闭门47的组数不限定于一组，也可以是两组以上。因此，在图8所示的第三实施方式的激光加工系统10C中，在激光光路15的壁部的两个位置处分别设置有杂质气体吸附剂46A和开闭门47A的组、以及杂质气体吸附剂46B和开闭门47B的组。

另外，在上述的第二实施方式中，作为探测激光光路15内是否混入了杂质气体的杂质气体混入探测装置，使用了气体传感器。但是，在本发明中，也可以不直接探测激光光路15内的气体，而是通过探测激光11的传播的异常来判断激光光路15内是否混入了杂质气体。因此，前述的杂质气体混入探测装置不限定于气体传感器。因此，在图8所示的第三实施方式的激光加工系统10C中，使用麦克风51来代替上述的第二实施方式中的乙醇传感器34、35。

也就是说，二氧化碳激光等激光11在激光光路15内传播时引发声波(所谓的光声效应)。因此，利用麦克风51来收集激光11的声音并进行分析，由此得知激光11的传播是否发生了异常。因此，在第三实施方式的激光加工系统10C中，如果激光11的传播发生了异常，则判断为激光光路15内混入了杂质气体。此外，在激光11的传播发生了异常的情况下，与激光11的传播正常的情况相比，从麦克风51输出的输出值变大。

此外，在本实施方式中，也与上述的第二实施方式同样地使用数值运算器37、显示装置38以及通知装置39(参照图5)。

另外，在上述的第一实施方式和第二实施方式中，例示了通过吹扫气体供给管18向激光光路15内供给不对激光11的传播产生影响的氮气等吹扫气体的结构。但是，在本发明中，优选对向激光光路15内供给的吹扫气体的种类进行切换。因此，在图8所示的第三实施方式的激光加工系统10C中，能够选择氮气和纯净的干燥空气之类的两种吹扫气体中的一方来向激光光路15内供给。

具体地说，如图8所示，在吹扫气体供给管18上设置有流量调整阀19。而且，通过流量调整阀19来调整向激光光路15供给吹扫气体的供给量。并且，在吹扫气体供给管18的、相比流量调整阀19而言靠上游侧的部分，分别连接有氮气的供给线21和纯净的干燥空气的供给线22。在各供给线21、22上分别设置有开关阀23。而且，通过打开两个开关阀23中的一方，来选择向激光光路15内供给的吹扫气体。

而且，在氮气的供给线21上，氮气储气罐24和开关阀23沿氮气的流动方向以串行的方式顺次连接。开关阀23也可以是流量控制阀。为了向激光光路15内供给氮气，仅打开供给线21的开关阀23，而关闭供给线22的开关阀23。由此，氮气储气罐24中填充的氮气经由吹扫气体供给管18被供给到激光光路15内。

并且，在纯净的干燥空气的供给线22上，压缩机25、集尘用过滤器26、油雾过滤器27、活性炭过滤器28以及开关阀23沿空气的流动方向以串行的方式顺次连接。并且，压缩机25与工厂的压缩空气线29连接。为了向激光光路15内供给纯净的干燥空气，仅打开供给线22的开关阀23，而关闭供给线21的开关阀23。由此，使工厂的压缩空气线29中流动的空气顺次通过压缩机25、集尘用过滤器26、油雾过滤器27以及活性炭过滤器28。其结果，工厂的压缩空气中的杂质、油分、水分、有机成分等被除掉。也就是说，纯净的干燥空气经由吹扫气体供给管18被供给到激光光路15内。

此外，除了以上说明的结构以外，第三实施方式的激光加工系统10C的结构与第二实施方式的激光加工系统10B相同。

接着，参照图8、图9A和图9B来说明上述的第三实施方式的激光加工系统10C的动作的一例。此外，在本实施方式中，也与上述的第二实施方式同样地使用数值运算器37、显示装置38以及通知装置39(参照图5)来实施激光加工。

图9A和图9B是表示第三实施方式的激光加工系统的动作的一例的流程图。但是，将第三实施方式的激光加工系统的动作流程分割为图9A和图9B来表示。而且，在两图间标注了相同编号的连接符意味着图9A和图9B示出的动作流程相连接的位置。

首先，使激光加工系统10C启动来开始激光加工(图9A的步骤S21)。然后，开始激光光路15的吹扫(图9A的步骤S22)。此时，数值运算器37打开图8示出的供给线22的开关阀23，来将纯净的干燥空气作为吹扫气体向激光光路15内供给。并且，通过流量调整阀19将向激光光路15内供给的吹扫气体的流量设定为初始值、例如30L/min。

接着，数值运算器37的杂质气体混入判定部42判定麦克风51的输出值是否大于存储部41中存储的第一判定阈值a1(图9A的步骤S23)。

在上述的步骤S23中麦克风51的输出值不大于第一判定阈值a1的情况下，杂质气体混入判定部42继续上述的步骤S23。另一方面，在上述的步骤S23中麦克风51的输出值大于第一判定阈值a1的情况下，杂质气体混入判定部42判断为激光光路15内混入了杂质气体，并发出警告A，例如在显示装置38中显示警告消息(图9A的步骤S24)。

并且，在发出前述的警告A后，数值运算器37对流量调整阀19进行控制，来使前述的吹扫气体流量从初始值增加到规定值、例如60L/min(图9A的步骤S25)。

接着，杂质气体混入判定部42判定麦克风51的输出值是否大于存储部41中存储的第二判定阈值a2(图9A的步骤S26)。此外，第二判定阈值a2是比第一判定阈值a1低的值。

在上述的步骤S26中麦克风51的输出值不大于第二判定阈值a2的情况下，杂质气体混入判定部42继续步骤S26。另一方面，在上述的步骤S26中麦克风51的输出值大于第二判定阈值a2的情况下，杂质气体混入判定部42判定为在激光光路15内杂质气体浓度超过了阈值，并发出警告B，例如在显示装置38中显示警告B(图9A的步骤S27)。此外，优选的是，该警告B的内容与前述的警告A的内容不同。另外，前述的步骤S26中的第二判定阈值a2是比前述的步骤S23中的第一判定阈值a1低的值。也就是说，存在以下可能性：通过前述的步骤S25来增加吹扫气体流量，由此激光光路15内的杂质气体浓度下降。因此，在本实施方式中，为了提高步骤S26中的判定精度，如前所述地将第二判定阈值a2设为比第一判定阈值a1低。

然后，在发出前述的警告B后，数值运算器37关闭图8示出的供给线22的开关阀23，打开供给线21的开关阀。由此，数值运算器37将作为吹扫气体使用的纯净的干燥空气切换为氮气(图9A的步骤S28)。

若在切换了吹扫气体之后没有经过规定的时间，则存在麦克风51的输出值不稳定的担忧。因此，本实施方式的数值运算器37判定在如前所述那样地切换了吹扫气体之后是否经过了规定的时间(图9A的步骤S29)。然后，如果经过了规定的时间，则数值运算器37判定麦克风51的输出值是否大于存储部41中存储的第三判定阈值a3(图9B的步骤S30)。此外，步骤S30中的第三判定阈值a3是比前述的步骤S26中的第二判定阈值a2更低的值。也就是说，存在以下可能性：通过在前述的步骤S28中将吹扫气体切换为氮气，激光光路15内的杂质气体浓度进一步下降。因此，在本实施方式中，为了提高步骤S30中的判定精度，如前所述那样地将第三判定阈值a3设为比第二判定阈值a2更低的值。

然后，在上述的步骤S30中麦克风51的输出值不大于第三判定阈值a3的情况下，杂质气体混入判定部42继续上述的步骤S30。另一方面，在上述的步骤S30中麦克风51的输出值大于第三判定阈值a3的情况下，杂质气体混入判定部42判断为激光光路15内还残留有杂质气体，并使开闭门47A进行打开动作来将杂质气体吸附剂46A曝露在激光光路15内(图9B的步骤S31)。

此外，为了使杂质气体吸附到杂质气体吸附剂46A要花费一些时间。因此，本实施方式的数值运算器37判定从杂质气体吸附剂46A曝露起是否经过了规定的时间(图9B的步骤S32)。然后，如果经过了规定的时间，则数值运算器37再次判定麦克风51的输出值是否大于第三判定阈值a3(图9B的步骤S33)。

并且，在上述的步骤S33中麦克风51的输出值不大于第三判定阈值a3的情况下，杂质气体混入判定部42继续上述的步骤S33。另一方面，在上述的步骤S33中麦克风51的输出值大于第三判定阈值a3的情况下，杂质气体混入判定部42判断为激光光路15内还混入有杂质气体，并使开闭门47B进行打开动作来将杂质气体吸附剂46B曝露在激光光路15内(图9B的步骤S34)。此外，优选的是，在该步骤S34的实施中，关闭开闭门47A，将气体吸附剂46A更换为新品。

然后，数值运算器37判定从使杂质气体吸附剂46B曝露起是否经过了规定的时间(图9B的步骤S35)。然后，如果经过了规定的时间，则数值运算器37再次判定麦克风51的输出值是否大于第三判定阈值a3(图9B的步骤S36)。

并且，在上述的步骤S36中麦克风51的输出值不大于第三判定阈值a3的情况下，杂质气体混入判定部42继续上述的步骤S36。另一方面，在上述的步骤S36中麦克风51的输出值大于第三判定阈值a3的情况下，推测为激光光路15内混入了两个杂质气体吸附剂46A、46B无法吸附的程度的大量的杂质气体。因此，数值运算器37通过通知装置39发出包括声音、光或它们的组合的警报(图9B的步骤S37)，并停止激光加工(图9B的步骤S38)。

此外，在上述的第三实施方式中，使用如麦克风51那样的声音收集装置来探测激光11的传播的异常，由此探测激光光路15内是否混入了杂质气体。但是，作为探测激光11的传播的异常的方法，除了使用麦克风51的方法以外，还可以考虑图10A和图10B所示的方法。

图10A和图10B均为表示使用除麦克风51以外的装置来探测激光11的传播的异常的方法例的图。另外，图10C是表示已经说明的通过麦克风51来探测激光11的传播的异常的方法的图。

图10A示出的方法例是以下方法：利用在激光光路15内混入了杂质气体时激光光路15内的激光11会发散的现象来探测激光11的传播的异常。在该方法例中，如图10A所示，在激光光路15内设置具有使激光11经过的开口部52a的板52。并且，在板52的开口部52a的周缘部配置有激光探测器53。然后，当经过板52的开口部52a的激光11由于前述的杂质气体而发散时，发散后的激光11照射到激光探测器53而被探测到。通过探测这种激光11的发散，能够探测激光11的传播的异常。

另外，图10B示出的方法例是以下方法：利用在激光光路15内混入了杂质气体时激光光路15内的激光11的能量发生衰减的现象来探测激光11的传播的异常。在该方法例中，如图10B所示，在激光光路15内的激光11的光轴上设置半透半反镜54。并且，在激光光路15内配置对通过半透半反镜54而被部分地反射的激光11a的能量进行测定的光能量测量器55。然后，当激光11的能量由于前述的杂质气体而发生衰减时，通过半透半反镜54而被部分地反射的激光11a的能量也发生衰减，从而光能量测量器55的输出值下降。通过监视这样的光能量测量器55的输出值，能够探测激光11的传播的异常。

此外，根据如以上说明那样的各实施方式，在激光光路15内混入了杂质气体、即混入了对激光11的传播产生影响的气体的情况下将杂质气体吸附剂46、46A、46B曝露在激光光路15内，因此能够将上述的杂质气体尽快地从激光光路15排出。

另外，以上使用典型的实施方式来说明了本发明，但是本领域技术人员应当能够理解，能够在不脱离本发明的范围内对上述的各实施方式进行变更以及各种其它变更、省略、追加。另外，将上述的各实施方式适当组合而成的方式也包括在本发明的范围内。

本发明的效果

根据本发明的第一方式，通过将吸附对激光的传播产生影响的杂质气体的杂质气体吸附剂曝露在激光光路内，能够使激光光路内的杂质气体浓度尽快地下降。

根据本发明的第二方式，能够从吹扫气体供给线向激光光路内供给不对激光的传播产生影响的吹扫气体。

根据本发明的第三方式和第四方式，能够在激光光路内混入了杂质气体时将杂质气体吸附剂曝露在激光光路内，从而使激光光路内的杂质气体浓度下降。

根据本发明的第五方式、第六方式、第七方式以及第八方式，能够高精度地探测激光光路内的杂质气体的混入。

Claims (6)

1.一种激光加工系统，具备：

激光振荡器，其振荡出激光；

激光光路，其将所述激光从所述激光振荡器引导至被加工物；

杂质气体吸附剂，其吸附对所述激光的传播产生影响的所述激光光路内的杂质气体；以及

曝露功能部，其将所述杂质气体吸附剂曝露在所述激光光路内，

其中，所述曝露功能部具有开闭门，该开闭门进行开闭动作，以使得在所述杂质气体吸附剂曝露于所述激光光路的状态与所述杂质气体吸附剂不曝露于所述激光光路的状态之间进行切换，

其中，所述激光加工系统还具备杂质气体混入探测装置，该杂质气体混入探测装置探测所述激光光路内是否混入了所述杂质气体，

在由所述杂质气体混入探测装置探测到所述激光光路内混入了所述杂质气体时，使所述开闭门进行开动作来将所述杂质气体吸附剂曝露在所述激光光路内。

2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，

所述激光加工系统还具备吹扫气体供给线，该吹扫气体供给线用于向所述激光光路内供给吹扫气体。

3.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，

所述杂质气体混入探测装置具有探测所述杂质气体的至少一个气体传感器。

4.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，

所述杂质气体混入探测装置具有麦克风，该麦克风收集所述激光在所述激光光路内传播时的声音来探测所述激光光路内是否混入了所述杂质气体。

5.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，

所述杂质气体混入探测装置具有带开口部的板和激光探测器，该带开口部的板和激光探测器用于探测所述激光光路内的所述激光的发散来探测所述激光光路内是否混入了所述杂质气体。

6.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，

所述杂质气体混入探测装置具有光能量测量器，该光能量测量器探测所述激光光路内所述激光的能量的衰减来探测所述激光光路内是否混入了所述杂质气体。